基于solidworks的机械动筛摇臂驱动装置的运动仿真分析

    机械动筛跳汰机凭借其分选效率高、生产成本低、适用性强等优点成为我国选煤厂中常用的煤炭分选设备。其工作原理是通过摇臂驱动装置驱使筛板上下运动，使物料成松散状态，以此来实现密度分选。主要应用于大块物料的分选，同时也可用于车间预排矸石的分选。但是，在机械动筛工作过程中，摇臂驱动装置的轴承座后侧螺栓位置经常发生撕裂现象，严重影响了机械动筛的正常工作效率。本文主要通过 软件建立有限元模型，并建立运动算例对其进行分析。模型见图1。

    1 摇臂驱动装置分析

    1.1 摇臂驱动装置的计算

    摇臂驱动装置实际为曲柄连杆机构，利用曲柄连杆机构的运动特性，吊杆与摆杆之间存在一个相对摆角，摆角的存在使吊杆和摆杆之间产生周期性的相互作用力。

    摇臂驱动装置可以简化为四连杆机构的数学模型，通过分析四连杆机构在运动过程，可以计算出连杆机构在运动过程中的极限夹角 。如图2 所示。

    从而可以算出该机构行程速比系数：

    其值介于《现代机械设计手册》推荐值1.1~1.3之间，但该机构行程速比系数K>1, 有明显的急回特性，容易产生冲击荷载。因此可能对轴承座部位产生破坏。

    应用 软件建立连杆机构的块模型进行运动模拟，得到右侧摇臂上端点的水平方向速度、加速度曲线，从图中可以看出机构急回特性非常明显，加速度的峰值出现在曲柄- 连杆共线的极限位置。根据F=ma 可以得出此时的摇臂受到的驱动力最大，相对应的轴承座承受的反作用力也最大。如图3 所示。

    图3 摇臂上端点水平方向速度、加速度及摇臂角加速度曲线图

    2 摇臂驱动装置的运动仿真分析

    2.1 运动分析模型的建立

    通过 软件建立有限元模型，由于此次主要分析的是轴承座的受力情况，因此轴承座部位不做简化。对模型中筛体及连杆，以及在运动中分选物料的质量等统一转化成力，添加到连接部位，以对模型进行简化，用来提高分析效率和分析精度。如图4 所示。

    图4 简化运动模型